看完才懂USB 再也不会分不清类型了( 二 ) _USB

文章插图

由于Type-C接口非常强，所以它支持多种协议，比如雷电3协议以及传统的USB2.0、USB3.0协议，还有用于快速充电的QC协议、PD协议，以及连接显示器用的HDMI协议、DP协议等，因此可以说Type-C是一种万能的接口。
话到这里就不得不说一下雷电3协议了！雷电3协议是Intel和苹果公司共同研发，支持40Gbps带宽和100w的供电功率。它能做的事情非常多，比如同时接2台4K 60Hz的显示器，搭配雷电3扩展坞，一个小小的雷电3接口就能同时接网线、显示器、鼠标键盘、耳机、U盘、移动硬盘、内存卡等等，搭配显卡扩展坞还能外接高端显卡。

文章插图

2019年9月，USB Promoter Group 发布了 USB4 规范标准，这标志着USB传输行业进入一个新的高度。USB4协议的大部分内容来源于雷电3协议，通过用户友好的、健壮的线缆和连接解决方案，提供结合数据、显示和电力传输的最佳用户体验，下面我们一起看看USB4带来了哪些不一样的表现。
USB4新功能三大重点
01
USB4 只采用USB Type-C接口，USB4信号采双通道传输，传输速度最快支援40G (20Gbps x2)；而过去的连接器如USB Type-A 或Micro-B，仅支援单通道传输，无法支援USB4 。
02
USB4可同时支持数据传输和DisplayPort 影音传输协议，旨在将多种协议组合到单个物理接口，可以动态共享USB4 架构的整体速度和性能。
03
USB4向下兼容USB 2.0 、USB 3.2和Thunderbolt 3 。
USB4重点架构
USB4 主要构成元件有路由器(Router)，适配器(Adapter)，以及TMU (Time Management Unit，时间管理单元) 。
01
路由器是USB4 的一个主要建构模块，路由器将隧道协议转换成USB4 封包传送，并通过TMU来时间同步。主要由USB Host 内建的Connection Manager 来侦测及管理。
02
适配器内建在路由器里，主要作为路由器与外部元件沟通的媒介，进行协议转换。例如USB4 Host在传输USB3 资料，由内部USB3 Host 透过USB3 Adapter 进行协定封装成USB4 Tunneled Packet 。一个路由器内部最多可以支援64个适配器。
03
TMU 内建在路由器里，使用分布式时间管理单元（TMU），在路由器间做时间同步。
USB4产品类型
01
USB4 Host：产品有一个以上DFP，没有任何的UFP 。
02
USB4 Hub：产品有一个UFP，并且有一个或多个DFP 。
03
USB4-Based Dock：产品有一个UFP，并且有一个或多个DFP，且产品内还有其他元件的功能，如储存装置或网络功能。
04
USB4 Device: 产品有一个UFP，没有任何的DFP 。
USB4支持的隧道协议
依据规格，对Host/ Hub/Dock/Device 必须支援的隧道协议各自有不同要求，如下图，标“Ｖ”为必须支援，其余则是可选择支援与否。

文章插图

例如：
USB Host 必须支援USB3、DisplayPort 与Host-to-Host Tunneling，可以不支援PCI Express 与TBT3 Tunneling 。
USB4支援的传输速率
USB4 能支援20Gbps 以及40Gbps 的速度，是不是宣告支援USB4 就一定要支援这两个速度？
对USB4 Hub 与USB4-Based Dock 来说，必须同时支援20Gbps 及40Gbps 。
对USB4 Host 与USB4 Device 来说，可以只支援20Gbps（40Gbps 可列为额外支援，非必要支援速度）。

文章插图

综合上面的介绍，可以知道USB4 传输速率提升到40 Gbps，并且可以动态分享频宽，使用一条USB Type-C 连接线就可以相容于市面上Thunderbolt 3 和Display Port 产品，对于消费者来说更加便利。但对于产品开发者来说，USB4 是一个比较大的挑战，除了产品设计和以往USB3 的产品在架构上的差异，加上高频信号在PCB 及连接器上的衰减，须更关注高频阻抗匹配，在开发阶段确保传输的信号品质。

【看完才懂USB 再也不会分不清类型了】